اثر افزودن ذرات ZrO2 بر خواص مكانيكي جوش اصطكاكي اغتشاشي متداول و مستغرق در آلياژ آلومينيوم 4–T6061AA

جوشكاري ذوبي آلياژ 6061 آلومينيوم همراه با مشكل ترك گرم در ناحيه جوش مي باشد. جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي كه روش جوشكاري در حالت جامد است و با حركت يك پين در حال چرخش در فصل مشترك دو قطعه انجام مي¬شود اين مشكل را رفع مي كند. اما گرماي حاصل از جوشكاري مي¬تواند موجب حذف رسوبات و رشد دانه¬ها شود كه در نتيجه منجر به كاهش استحكام در ناحيه متاثر از حرارت مي¬شود. استحكام مكانيكي در اين حالت حدود 70-40% فلز پايه گزارش شده و مناطق شكست عموماً در منطقه دكمه جوش يا منطقه متاثر از حرارت به دليل رشد دانه ها يا حل شدن ذرات رسوب سختي گزارش شده است. در تحقيق حاضر، با ايده گرفتن از فرآيند اصطكاكي اغتشاشي جهت ساخت كامپوزيت سطحي، سعي شده است تا ذرات ZrO2 همزمان با جوش اصطكاكي اغتشاشي در جوش وارد شود. تاثير ورود ذرات بر استحكام جوش از اين جهت است كه به دليل بالا رفتن سختي در منطقه جوش، تنش برشي مورد نياز جهت چرخش مواد افزايش يافته كه خود منجر به گسترش منطقه ترمومكانيكي به درون منطقه متاثر از حرارت مي شود. در ابتدا با كاربرد آرايه تاگوچي L9پارامترهاي مناسب جوش از جهت نوع ابزار، سرعت چرخش، سرعت پيشروي و زاويه ابزار به دست آمد. سپس در حالت بهينه اثر اضافه شدن ذرات ZrO2 با درصدهاي مختلف در منطقه جوش از نظر استحكام و سختي بررسي شد. نتايج آزمون كشش نشان داد با اضافه شدن ذرات، استحكام جوش حدود 10% افزايش مي¬يابد. با توجه به اينكه اكثر جوش¬ها همراه با ذرات از منطقه متاثر از حرارت در سمت پيشرو مي¬شكست لذا مجدداً براي تقويت اين منطقه، جوشي همراه با ذرات در اين منطقه انجام شد؛ بطوريكه منطقه متاثر از حرارت سمت پيشرو جوش دوم در سمت دكمه جوش قبلي كه با ذرات تقويت شده بود بيفتد. نتايج نشان داد اين كار استحكام را كاهش و نرمي را افزايش مي¬دهد. همچنين اثر سرمايش با آب با و بدون ذرات نيز بررسي شد. سرمايش با آب استحكام را حدود 20% افزايش داد و با كاربرد همزمان پودر نيز نرمي بالايي حاصل شد.